Titel: SANDER: Neue Materialien für den Luftschiffbau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1911, Band 326 (S. 517–519)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj326/ar326153

NEUE MATERIALIEN FÜR DEN LUFTSCHIFFBAU.

Von Dr.-Ing. A. Sander, Charlottenburg.

Inhaltsübersicht.

Die neuen Materialien, die im Laufe der letzten zwei Jahre beim Bau von Luftschiffen und Flugapparaten Anwendung fanden, werden besprochen, und zwar die leichten Legierungen und die Ballonstoffe, ihre Herstellung und Eigenschaften.

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Schon gelegentlich der I. Internationalen Luftschiffahrts-Ausstellung in Frankfurt a. M. im Jahre 1909 wurde an dieser Stelle1) ausführlich über die Materialien berichtet, die für den Bau von Luftschiffen und Flugapparaten von Bedeutung sind. Die großen Erfolge, die die Luftschiffahrt seit jener Zeit errungen hat, haben der Erfindertätigkeit auch auf diesem Gebiete mannigfache Anregung gegeben und so sind in bezug auf die Erschließung neuer Baustoffe zahlreiche Fortschritte zu verzeichnen.

Die Spezialstähle, besonders der Chromnickel- und der nicht rostende Nickelstahl, haben sich weiterhin als Konstruktionsmaterial für hochbeanspruchte Teile vortrefflich bewährt; sie sind wegen ihrer hohen Festigkeitswerte durch kein anderes Material ersetzbar. Ebenso haben sich die leichten Metallegierungen überall da, wo es auf geringes Gewicht ankommt, ihren Platz gesichert. Natürlich ist man auch hier bestrebt, möglichst hohe Werte der Festigkeit und Dehnung zu erzielen. In der Tat besitzen wir heute bereits eine Reihe von Legierungen, die bei wesentlich niedrigerem spezifischem Gewicht gegenüber Aluminium doch erheblich höhere Materialwertziffern aufweisen.

In dieser Hinsicht verhalten sich bekanntlich diejenigen Legierungen am günstigsten, die neben Aluminium noch mehr oder weniger Magnesium enthalten. Der bekannteste Vertreter dieser Gruppe, das Elektronmetall der Chemischen Fabrik Griesheim-Elektron in Griesheim a. M., das bei einem spezifischen Gewicht von nur 1,8 eine Zerreißfestigkeit bis zu 3500 kg/qcm besitzt, ist schon früher näher beschrieben worden. Das deutsche Patent ist noch nicht erteilt, dagegen ist aus der amerikanischen Patentschrift2) zu entnehmen, daß die Legierung aus 80–99,5 v. H. Magnesium und 0,5–20 v. H. Aluminium und anderen fremden Metallen besteht. Eine Reihe weiterer Patentanmeldungen derselben Fabrik begehen sich auf das Reinigen, Schmelzen und Gießen von Magnesium und seinen Legierungen. Das Verfahren zur Reinigung der Legierungen von eingeschlossenen Salzen besteht im Zusammenschmelzen mit einem Alkalichlorid oder einem Alkalichloridgemisch, dessen Schmelzpunkt aber wesentlich höher liegen muß als derjenige der zu reinigenden Legierung. Beim Abkühlen erstarrt dann zunächst das Chlorid und das flüssige Metall kann abgezogen werden. Man erhält das Metall längere Zeit in flüssigem Zustand, und zwar vorteilhaft unter Luftabschluß, oder aber man leitet ein inertes Gas, z.B. Wasserstoff, durch die geschmolzene Masse, wobei sich die letzten Reste des Chlorids verflüchtigen.

Ein ähnliches Verfahren3) dient dazu, die recht unerwünschte Porosität der Gußstücke aus Magnesium zu beseitigen und dichte Güsse zu erzielen. Man fand, daß das geschmolzene Metall bei etwa 700° Wasserstoff aufnimmt und das Gas erst unmittelbar vor dem Erstarren wieder abgibt. Der Wasserstoff rührt entweder von den oben erwähnten Einschlüssen hygroskopischer Salze her oder aus dem Wasserdampf der Verbrennungsgase. Der Wasserdampf wird nämlich von geschmolzenem Magnesium in der folgenden Weise zersetzt: Mg + H2O = MgO + H2. Zur vollkommenen Entfernung des Gases aus dem geschmolzenen Metall erhält man dieses einige Zeit auf derjenigen Temperatur, bei welcher der Wasserstoff entbunden wird und die nur wenige Grade über dem Erstarrungspunkt des Magnesiums liegt. Dies kann entweder vor dem Vergießen im Tiegel oder auch in der Gußform selbst geschehen. Aus der Schmelze entweicht dann der Wasserstoff in Blasen, und man erhält einen vollkommen dichten Guß.

Das Elektron-Metall hat jedoch in letzter Zeit mehrere Konkurrenten erhalten. So wurde von Walter Rubel ein Leichtmetall zum Patent angemeldet, das nach der französischen Patentschrift4) folgende Zusammensetzung hat. Die Grundsubstanz ist auch hier das Magnesium, das bekanntlich in reinem Zustande gegen chemische wie physikalische Einflüsse so wenig widerstandsfähig ist, daß es bisher keinerlei metallurgische Verwendung finden konnte. Diese Eigenschaften werden jedoch schon durch die Anwesenheit geringer Mengen fremder Metalle vollständig beseitigt. Als solche kommen hier Zink, Kupfer und Zink oder Kupfer und Aluminium in Betracht. Man |518| erhält so Legierungen mit einem spezifischen Gewicht von ungefähr 1,8 und erheblicher Festigkeit. Eine gegossene Legierung aus 96 v. H. Magnesium und 4 v. H. Zink hat z.B. eine Festigkeit von 1500–2000 kg/qcm. In gewalztem Zustand hat dieselbe Legierung eine Festigkeit von 2500–3500 kg/qcm bei 8–12 v. H. Dehnung. Man kann mit dem Zusatz des Zinks bis auf 10 v. H. hinaufgehen, ohne diese Eigenschaften zu verschlechtern, oder man kann statt dessen auch 6 v. H. Kupfer und 4 v. H. Zink oder 9 v. H. Kupfer und 1 v. H. Aluminium dem Magnesium zusetzen. Jedenfalls soll die Menge des Magnesiums nicht weniger als 90 v. H. und nicht mehr als 96 v. H. betragen. Die Herstellung geschieht zweckmäßig in einem schmiedeeisernen Schmelztiegel, der durch einen Deckel gut verschließbar ist, auf einem gewöhnlichen Kohlenfeuer. Sobald das Magnesium schmilzt, gibt man das Zink hinzu, das sich sofort mit dem Magnesium legiert. Die Legierung zeigt nach dem Guß eine ganz glatte Oberfläche, sie ist homogen, feinkörnig und hat bläuliche Farbe. Während des Gießens findet nur eine geringe Oxydation statt. Will man außer Zink etwa noch Kupfer zugeben, so setzt man die beiden Metalle gleichzeitig in Stücken zu; sie schmelzen beide sofort in dem Magnesium trotz des hohen Schmelzpunktes, den das Kupfer besitzt. Natürlich kann man auch, statt die Metalle einzeln zuzusetzen, eine Legierung aus Kupfer und Zink, die in dem entsprechenden Verhältnis zusammengesetzt ist, mit dem Magnesium verschmelzen. Alle aus diesen Legierungen hergestellten Körper können geschmiedet und gewalzt werden; sie sind beständig gegen die Einflüsse von Luft und Wasser und können wie Messing oder Rotguß auf der Drehbank bearbeitet werden.

Eine ähnliche leichte Legierung bringt die Firma Basse & Selve in Altena (Westfalen) auf den Markt. Diese hat folgende Eigenschaften:

Leichtmetall gegossen gezogen
spez. Gewicht. etwa 2 1,772–1,780
Festigkeit an der
Bruchgrenze

1200–1500

2700–3000 kg/qcm
Dehnung etwa 3 v. H. 5–10 v. H.

Eine Legierung, die in England unter dem Namen Korkmetall für die Zwecke des Luftschiffbaues im Handel ist, besteht aus Magnesium mit nur 0,5 v. H. Zink und soll bei einem spez. Gewicht von 1,762 ebenfalls recht hohe Festigkeit haben.

Diese Legierungen ermöglichen besonders bei dem Bau von starren Luftschiffen große Gewichtsersparnisse zu erzielen, da sie gegenüber dem Aluminium oder dem bei den Zeppelin-Luftschiffen viel verwendeten Montanium (spez. Gewicht 2,8) ein wesentlich geringeres spezifisches Gewicht haben.

Schließlich seien noch zwei Aluminium-Legierungen von ähnlicher Zusammensetzung hier genannt, die erst in allerletzter Zeit in Frankreich auf den Markt gekommen sind. Die eine von diesen, welche der bekannten Firma Esnault-Pelterie in Billancourt (Seine) geschützt wurde5); besteht aus 80–85 v. H. Aluminium, 5–10 v. H. Silber oder einem anderen Edelmetall und 5–15 v. H. eines Metalles aus der Eisengruppe, wie etwa Kobalt, Chrom, Nickel oder Mangan. Der Zusatz des Edelmetalles hat den Zweck, das Auskrystallisieren des Eisens oder eines der anderen genannten Metalle in der Legierung zu verhindern und damit die Dehnbarkeit und Widerstandsfähigkeit der Legierung zu erhöhen. Hierzu genügt schon eine geringe Menge Silber. Man erhält auf diesem Wege eine sehr harte und zähe Legierung, die dazu ein sehr niedriges spezifisches Gewicht besitzt und deshalb überall da angewandt werden kann, wo Leichtigkeit und Festigkeit zugleich gefordert werden. Dies ist insbesondere der Fall bei Kolben, Rahmen und Lagern für Automobil- und Flugmotoren. Auch als Antifriktionsmaterial soll die Legierung verwendbar sein, da sie einen sehr geringen Reibungskoeffizienten hat. Zu ihrer Darstellung schmilzt man zunächst das Silber und das Metall der Eisengruppe getrennt ein, mischt die beiden in dem gewünschten Verhältnis, und setzt dann das Gemisch dem geschmolzenen Aluminium zu.

Die andere Legierung wurde der Gesellschaft „Le Ferro-Nickel“ in Paris patentiert.6) Sie besteht aus 94–98 v. H. Aluminium, 1,5–4 v. H. Kupfer, 0,25–1,25 v. H. Mangan und 0,25–1,25 v. H. Silber. Die Gesamtmenge der drei Zusatzmetalle soll mindestens 2, aber höchstens 6 v. H. betragen. Am besten haben sich folgende Mischungen bewährt:

Legierung I Legierung II
Zusammensetzung 96,5 v. H. Alum.
3,5 v. H. Zusätze
95,5 v. H. Alum.
4,5 v. H. Zusätze
Zerreißfestigkeit 2000 kg/qcm 2800 kg/qcm
Elastizitätsgrenze 1000 „ 1400 „
Dehnung 18 v. H. 16 v. H.

Die Zerreißversuche wurden mit gewalzten, ausgeglühten Streifen von 1 mm Dicke ausgeführt. Gewalzte harte Streifen zeigten dagegen bei

I. II.
Zerreißwiderstand 2900 kg/qcm 3700 kg/qcm
Dehnung 1–2 v. H. 1–2 v. H.

Abgesehen von diesen vorzüglichen mechanischen Eigenschaften sollen die Legierungen auch dauerhafter als reines Aluminium sein. Sie sind dehnbar, hämmerbar und können kalt und warm geschmiedet und gewalzt werden. Sie lassen sich treiben, prägen und zu Draht ausziehen wie Messing, und sind auch ebenso leicht wie dieses zu bearbeiten. Sie können daher in vielen Fällen Messing und Kupfer, unter Umständen sogar Eisen und Stahl ersetzen.

Ein zweiter wichtiger Baustoff für Luftfahrzeuge sind die Ballonstoffe, an deren Vervollkommnung ebenfalls in der letzten Zeit eifrig gearbeitet wird. Als Material hierfür kommen hauptsächlich Baumwollstoffe (Perkal), als Aeroplanstoff neuerdings auch Leinen in Betracht. Die in England gebräuchlichen teuren Goldschlägerhäutchen (Darmhaut) und die Seidenhüllen, die besonders in |519| Frankreich in Gebrauch sind, verlieren den Baumwollhüllen gegenüber mehr und mehr an Bedeutung.

Auch an dieses Material werden hohe Anforderungen gestellt. Ebenso wie bei den metallischen Baustoffen wird hier große Festigkeit gegen atmosphärische, mechanische und chemische Einflüsse sowie möglichst geringes Gewicht verlangt und weiterhin auch eine hohe Gasundurchlässigkeit.

Die Dichtung der Stoffe kann durch Gummieren oder imprägnieren mit Leinölfirnis erfolgen. Gefirnißte Stoffe sind besonders in Frankreich gebräuchlich; sie sind zwar etwas leichter als die gummierten Stoffe und meist auch billiger, aber lange nicht so haltbar. Gefirnißte Ballonhüllen bedürfen einer sehr sorgsamen Behandlung, da der Firnis in der Sonne oft weich und klebrig wird, so daß die Hüllen nur im Schatten oder nach längerer Abkühlung verpackt werden dürfen. Da der Stoff auch gegen mechanische Verletzungen (durch die Fingernägel) sehr empfindlich ist, müssen die Bedienungsmannschaften beim Verpacken stets Handschuhe tragen. Natürlich bedarf eine solche Hülle trotz sorgsamster Behandlung eher einer Ausbesserung als eine gummierte, so daß der billigere Anschaffungspreis hierdurch wieder ausgeglichen wird. Auch im regulären Betriebe ist nach einer gewissen Zeit eine gewisse Imprägnierung mit Firnis erforderlich, um die Hülle dicht zu erhalten, und nach 20–30 Fahrten ist sie überhaupt nicht mehr brauchbar. Alle diese Unannehmlichkeiten fallen bei Verwendung von gummierten Stoffen weg. Deutschland, das diese Stoffe von Anfang an verwendete, hat in ihrer Herstellung vor anderen Ländern einen erheblichen Vorsprung und steht heute in dieser Fabrikation entschieden an erster Stelle. Nicht nur die deutschen, sondern auch die ausländischen Konstrukteure von Luftschiffen und Flugapparaten verwenden in letzter Zeit die deutschen gummierten Ballon- und Aeroplanstoffe, wie Blériot, Voisin, Lebaudy und andere. Ein Beispiel für die Güte dieser Stoffe ist auch der Ballon „Ziegler“ des Frankfurter Vereins für Luftschiffahrt, der schon weit über 100 Fahrten mit derselben Hülle gemacht hat.

(Schluß folgt.)

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D. p. j. 1910, S. 39 ff.

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U. S. A. Patent Nr. 965485 vom 26. Juli 1910.

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D. R. P. Nr. 228962 (Kl. 31c) vom 1. Oktober 1909 ab.

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Französisches Patent Nr. 407814, Zusatzpatent Nr. 11905.

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D. R. P. 230095.

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D. R. P. 231060.

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